Daldırma Soğutma Vs. Doğrudan-Talaş Soğutmaya-: Boru Tesisatınızın Özellikleri Açısından Bu Ne İfade Ediyor?

Giriş: Çok Geç Alınan Karar

Çoğu veri merkezi mühendisi, raf yoğunluğu hedeflerine ve sermaye bütçesine dayalı olarak soğutma teknolojisi tercihlerini - daldırmalı veya doğrudan-çip-'e - yapar. Boru tesisatı spesifikasyonu daha sonra gelir ve genellikle bir tasarım etkeni olmaktan ziyade bir uygulama detayı olarak ele alınır. Bu sıralama bir hatadır.

Seçtiğiniz soğutma mimarisi etrafında oluşturduğunuz akışkan sistemi birbirinin yerine kullanılamaz. Doğrudan-çipten-çipe (D2C) soğuk-plaka soğutması için yazılmış bir boru spesifikasyonu, eğer tek-fazlı daldırmaya uyarlanırsa - kelimenin tam anlamıyla ve operasyonel olarak - başarısız olacaktır (ve bunun tersi de geçerlidir). GPU raf yoğunluklarının artık rutin olarak 50 kW'ı aşması ve AI iş yüklerinin raf başına 100 kW'a doğru ilerlemesi nedeniyle boru spesifikasyonlarını doğrudan şematik tasarım aşamasında elde etmek artık isteğe bağlı değil. D2C sistemindeki tek bir sızıntı, 400.000 dolarlık GPU donanımının bulunduğu rafın tamamını saniyeler içinde çökertebilir.

Bu kılavuz, soğutma mimarisi kararını zaten vermiş (veya vermekte olan) ve bu seçimi savunulabilir, ASHRAE-uyumlu bir boru spesifikasyonuna dönüştürmesi gereken makine ve tesisat mühendisleri için yazılmıştır.

 

 

Doğrudan çipe sıvı soğutma veri merkezi GPU rafı CDU

 

1. İki Mimari, Tamamen Farklı İki Akışkan Döngü Mantığı

Boru planına dokunmadan önce daldırma soğutma ve D2C'nin temelde farklı hidrolik prensiplerle çalıştığını anlayın.

Doğrudan-Çipe-(D2C)sıvı - genellikle deiyonize su veya su-glikol karışımını - doğrudan CPU'lara, GPU'lara ve ASIC'lere monte edilen soğuk plakalar aracılığıyla dolaştırır. Isı, talaş yüzeyinde emilir ve tesisin su sistemiyle değişimini sağlayan Soğutma Sıvısı Dağıtım Birimi'ne (CDU) taşınır. Sonuç, küçük-çaplı borular, manifoldlar, hızlı-bağlantı kesme bağlantı parçaları ve soğuk plakalardan oluşan yoğun, basınçlı bir ağdır; bunların hepsinin aynı anda hidrolik dengede çalışması gerekir.

Tek-fazlı daldırma soğutmasunucu anakartlarının tamamını bir tankın içindeki bir dielektrik sıvıya -, genellikle sentetik bir hidrokarbona veya tasarlanmış bir sıvıya - batırır. Isı, tüm bileşenlerden akışkana aktarılır ve bu akışkan daha sonra harici bir ısı eşanjörü yoluyla pompalanır. Harici boru ağı minimum düzeydedir: esas olarak tank başına iki bağlantı (besleme ve dönüş) bir CDU'ya veya tesis soğutma döngüsüne gider.

Mimari fark çok belirgindir: D2C, hidrolik zorlukları raf başına düzinelerce bağlantı noktasına dağıtır; daldırma onu basit, düşük-basınçlı bir harici döngü halinde birleştirir. Boru tesisatınızın özelliklerinde aşağı yöndeki her şey bu ayrımdan kaynaklanır.

 

2. Boru Malzemesi Seçimi: ASHRAE'nin Sınırı Belirlediği Yer

ASHRAE TC 9.9 ve TC 9.6 malzeme uyumluluğu konusunda açıktır. D2C su-bazlı soğutma döngüleri için kılavuz, tamamı arıtılmış su varlığında galvanik korozyonu hızlandıran %15'ten fazla çinko - içeren çinko, alüminyum ve pirinci yasaklar. Pratik anlamda bu, HVAC hidronik sistemlerinde yaygın olarak kalan standart sarı pirinç bağlantı parçalarını ve galvanizli çelik boruyu hariç tutar.

Teknoloji Soğutma Sistemi (TCS) döngüsü için - doğrudan soğuk plakalara hizmet veren ikincil döngü -304 veya 316 paslanmaz çelikstandart spesifikasyondur. TCS döngüsü tipik olarak deiyonize veya yüksek oranda arıtılmış su çalıştırır; bu su aslında korozyona karşı belediye suyundan daha agresiftir çünkü neredeyse hiç tamponlama kapasitesi yoktur. Hem rutin bakım hem de acil sızıntı izolasyonu için her rafta sistemin çalışma basıncına uygun ve 316 paslanmazdan üretilmiş bir izolasyon vanası gereklidir.

Daldırma soğutmada malzeme sorunu tamamen değişiyor. Dielektrik sıvı çoğu metale karşı kimyasal olarak etkisizdir, ancak elastomerlere (- standart EPDM) agresif bir şekilde saldırır ve HVAC uygulamalarında kullanılan Buna-N contalar, hidrokarbon- bazlı dielektrik sıvılarla temastan aylar sonra şişecek ve bozunacaktır. Boru malzemesinin kendisi (paslanmaz, karbon çeliği) genel olarak uyumludur, ancak dış döngüdeki her conta, O-halka ve esnek bağlantı, kullanımdaki spesifik akışkan için derecelendirilmiş PTFE veya floropolimer malzeme olarak belirtilmelidir.

 

3. Boru Boyutlandırması, Akış Hızı ve Basınç Düşüşü

ASHRAE TC 9.6 maksimum sıvı hızını ayarlar:3 inçten büyük boru çapları için 2,1 m/sBağlantı elemanlarında ve dirseklerde erozyonu önlemek için. 3 inç'in altında, gürültü ve erozyon riski kabul edilemez derecede artmadan önce pratik sınır 1,5-1,8 m/s'ye yakındır. Bu sınırlar her iki soğutma mimarisi için de geçerlidir ancak çok farklı boyutlandırma sonuçları yaratır.

D2C sistemlerinde akış hızı, her bir soğuk plakanın termal yüküne göre belirlenir. Çip TDP'si (Termal Tasarım Gücü) arttıkça - modern H100 GPU'lar 700 W TDP'de çalışır, yeni-nesil hızlandırıcıların 1.000 W+ - olarak öngörülmesiyle, soğuk plaka başına akış talebi orantılı olarak artar. D2C soğutmalı 50 kW'lık bir raf, raf manifoldunda 8 ila 16 ayrı soğuk plakaya dağıtılan dakikada 8-12 litre soğutma sıvısı gerektirebilir. Bu, dikkatli bir hidrolik dengeleme ihtiyacını doğurur: paralel olarak soğuk plakalar akışı eşit bir şekilde paylaşmalıdır, aksi takdirde en sıcak talaşlar -, genellikle manifold dalının sonundakiler -, soğutma kapasitesinden yoksun kalacaktır.

Daldırma sistemlerinde, harici boru döngüsü tam tank ısı yükünü taşır, ancak çok daha düşük hız ve basınçtadır çünkü tankın içindeki tahrik mekanizması, zorlanmış yüksek-basınçlı akış değil, konveksiyon ve düşük-hızlı pompalamadır. 250 kW'lık bir daldırma tankı, nadiren 2-3 bar'ı aşan sistem basınçlarında, harici ısı eşanjörü döngüsü aracılığıyla tipik olarak dakikada yalnızca 20-30 litreye ihtiyaç duyar.

Yer üstü ve zemin altı yönlendirme kararı da boyutlandırmayı etkiler. ASHRAE kılavuzu, döşeme altı boru hatlarının yalıtım kalınlığını ve boru geçiş açıklığını hesaba katması gerektiğini -, yalıtım sarımını hesaba katarken boru çapına 50 mm eklemenin, yükseltilmiş-yer karosu düzenleriyle koordinasyon çatışmaları yaratan yaygın bir planlama hatası olduğunu belirtmektedir.

 

4. İzolasyon Vanaları, Süzgeçler ve Sızıntı Kontrolü: Çalışma Süresini Koruyan Spesifikasyon Detayı

Boru tesisatı spesifikasyonlarının operasyonel esnekliği doğrudan belirlediği ve çoğu spesifikasyon belgesinin imzalandığı yer burasıdır.

D2C sistemleri için, her rafın hem besleme hem de dönüş bacaklarında, bitişik rafları kapatmadan tek bir rafın bakım için izole edilmesini ve boşaltılmasını sağlayan bir izolasyon vanası bulunmalıdır. Bu uygulama için tercih edilen vana tipi3 Parça Dişli Küresel Vana304 veya 316 paslanmaz çelikten. Üç-parçalı gövde tasarımı burada kritik öneme sahiptir: tek-parçalı veya iki-parçalı vanaların aksine, contaları değiştirmek veya yatağı temizlemek için boruyu kesmeden veya vana gövdesini hattan - çıkarmadan yerinde - sökülebilir. Raf aksama süresini en aza indirmenin çok önemli olduğu canlı bir veri merkezi ortamında, bu hat içi servis kolaylığı-özel bir lüks değil, anlamlı bir operasyonel avantajdır.

Her raf manifoldunun yukarı akışında, soğuk plaka mikro-kanallarını partikül kirliliğinden korumak için bir Paslanmaz Çelik Y Filtresi gereklidir. Yüksek-performanslı GPU'lara yönelik soğuk plaka geometrileri, 0,5–1,0 mm kadar dar kanal genişlikleri kullanır; 200 mikronluk bir parçacık, bir kanalı kısmen tıkayabilir ve termal izlemenin çip kısıtlaması başlayana kadar yakalayamayacağı yerel bir sıcak nokta oluşturabilir. ASHRAE TC 9.9 su kalitesi yönergelerine göre, TCS döngüsünde elek derecesi 50 mikron veya daha ince olan süzgeçleri belirtin.

Geri dönüş ayağındaki Paslanmaz Çelik Çek Valf, bir raf izole edildiğinde veya bir pompa tetiklendiğinde CDU ısı eşanjöründen ters akışı önler -, sıcak sıvının tedarik başlığına girmesine ve kontroller yanıt vermeden önce tüm sıra boyunca soğutma sıvısı sıcaklıklarının yükselmesine neden olabilecek bir geri akış olayıdır.

Sunucudan{0}}manifolda-bağlantılar için, OCP (Açık Hesaplama Projesi) bağlantı standartlarına uygun olarak, bağlantı kesme döngüsü başına izin verilen maksimum 1 santimetre küplük sızıntıya sahip kuru-hızlı kırma-bağlantı kesme bağlantılarını belirtin. Sarkmaya bağlı basınç düşüşünü ve bağlantı dişlerinde stresi önlemek için bu bağlantılardaki esnek hortum bölümlerinin 150 mm aralıklarla ek kelepçelerle sabitlenmesi gerekir.

Daldırma sistemleri içinizolasyon spesifikasyonu daha basittir ancak önemsiz değildir. Her tankın, tam tank akışına uygun boyutta besleme ve dönüş izolasyon vanalarına ve ayrıca sıvı kalitesinin izlenmesi için bir numune portuna ihtiyacı vardır. Özel dielektrik sıvıyla uyumlu bir malzemedeki harici döngü bağlantılarını belirtin -, özel sıvı formülasyonları değişiklik gösterebileceğinden, spesifikasyonu tamamlamadan önce uyumluluğu sıvı tedarikçisiyle yazılı olarak onaylayın.

Sızıntı tespit kablosu, her bir boru tepsisinin veya kablo tepsisinin erişilebilir en alt noktasına konumlandırılarak tüm D2C besleme boru hattının tüm uzunluğu boyunca yönlendirilmelidir. Daldırma sistemleri için, harici boru bağlantılarının az olması ve görünürlüğün yüksek olması- göz önüne alındığında, her tank tabanında ve CDU'da nokta-sensör sızıntısı dedektörleri yeterlidir.

 

 

Leadtek 3 Parça Dişli Küresel Vana

 

5. İnşaat İçin Vermeden Önce Pratik Şartname Kontrol Listesi

Boru özellikleriniz mühendislik ekibinden ayrılmadan önce, seçtiğiniz soğutma mimarisine göre aşağıdakileri doğrulayın:

Malzeme uyumluluğu: Tüm ıslak metallerin çinko ve alüminyum alaşımları (D2C) içermediği doğrulanmıştır; tüm elastomerlerin dielektrik sıvı kimyası (daldırma) ile uyumlu olduğu doğrulandı

Hız kontrolü: ASHRAE TC 9.6'ya göre çapı 3" veya daha büyük olan borularda maksimum 2,1 m/s

İzolasyon vanaları: Raf başına bir adet 3 Parçalı Dişli Küresel Vana, besleme ve dönüş, hat içi servis kolaylığı (D2C) ile-

Süzgeç derecesi: TCS beslemesinde, her raf manifoldunun (D2C) yukarı akışında 50 mikron elek değerinden az veya buna eşit

Çek valf yerleşimi: CDU dönüş ayağı, her raf dönüş kolu (D2C)

Hızlı-bağlantı kesme özelliği: Kuru-kırılma, 1 cc'ye eşit veya daha az dökülme, OCP-uyumlu (D2C)

Sızıntı tespiti: Tüm besleme çalışmalarında sürekli kablo (D2C); Tank tabanındaki ve CDU'daki nokta sensörleri (daldırma)

Yer altı temizliği: Boru dış çapı artı izolasyon artı 50 mm geçiş açıklığı zemin boşluğu modelinde onaylanmıştır

Su arıtma planı: Sistem doldurulmadan önce -sahaya özgü kimya programı devreye alındı, devam eden izleme protokolü belirtildi

 

Sonuç: Boru Sistemini Soğutma Mimarisine Uyum Sağlayacak Şekilde Belirleyin, Aksini Değil

Soğutma teknolojisi kararı ve boru tesisatı spesifikasyonu sıralı adımlar değildir - bunlar tek bir entegre mühendislik kararıdır. Daldırma ve D2C soğutma arasındaki seçim, tüm akışkan sisteminizin hidrolik mantığını, malzeme kısıtlamalarını, izolasyon stratejisini ve sızıntı riski profilini belirler. Genel bir HVAC hidronik boru spesifikasyonunu her iki mimariye de uyarlamaya çalışmak, operasyonel olarak düşük performans gösteren ve gereksiz bakıma maruz kalan bir sistem üretecektir.

Soğutma mimarisi seçiminin yanı sıra şematik tasarıma boru özelliklerinizi dahil edin. Temel uyumluluk çerçeveniz olarak ASHRAE TC 9.6 ve TC 9.9'u kullanın ve her malzeme seçimini, genel bir "su" varsayımı değil, sisteminizdeki gerçek akışkan kimyasına göre doğrulayın -. İzolasyon vanası tipini ve süzgeç ağ derecesini spesifikasyon aşamasında belirlemek için harcanan 30 dakika, gelecekteki arıza sürelerinde 30 dakikadan önemli ölçüde tasarruf sağlayacaktır.

 

SSS

S: Doğrudan{0}}talaşa-talaş soğutma döngüsü için standart HVAC karbon çeliği boru kullanabilir miyim?

Tesis tarafındaki (FWS) soğutulmuş su devrelerinde karbon çeliği kullanılır, ancak doğrudan soğuk plakalara hizmet veren Teknoloji Soğutma Sistemi (TCS) döngüsü için uygun değildir. TCS döngüsü, karbon çeliği için arıtılmış HVAC suyundan daha aşındırıcı olan, düşük iyon içeriğine sahip, yüksek düzeyde saflaştırılmış su çalıştırır. Tüm TCS döngü boruları ve bağlantı parçaları için 304 veya 316 paslanmaz çelik belirtin.

S: CDU üreticim neden soğuk plaka satıcımınkinden farklı bir boru bağlantı boyutu belirtiyor?

CDU'lar ve soğuk plakalar genellikle farklı üreticilerden temin edilir ve farklı iç akış direnci varsayımlarına göre tasarlanır. Bağlantı boyutu uyumsuzluğu bir hidrolik dengeleme sorunudur: CDU 2 bar'da 10 L/dak bekliyorsa ve soğuk plakalar talaş bağlantı sıcaklıklarını korumak için toplu olarak 14 L/dak gerektiriyorsa, satıcının spesifikasyonlarından hiçbiri yanlış değildir - sistem tasarımı bunları uzlaştırmamıştır. Herhangi bir bağlantı boyutlandırmasını tamamlamadan önce, CDU çıkışından her bir soğuk plakaya ve arkaya kadar tam TCS döngüsünün hidrolik modeli tamamlanmalıdır.

S: D2C soğutma döngüsündeki Y süzgeçleri ne sıklıkla temizlenmelidir?

Çalışmanın ilk 90 günü boyunca, süzgeç sepetlerini aylık olarak inceleyin - yeni boru sistemi, boru kaplamaları sertleştikçe ve bağlantı parçaları yerleştikçe partikül döküyor. Alıştırma döneminden sonra-su kalitesinin sürekli olarak izlendiği kapalı devre sistemler için genellikle üç aylık denetim yeterlidir. CDU'nuzda süzgeç boyunca bir diferansiyel basınç sensörü varsa, alarmı temiz-sepet tabanı olarak 0,3 bar delta-P'ye ayarlayın.

S: Daldırma soğutma borularının belirlenmesi D2C'ye göre daha mı kolay?

Daldırma soğutma için harici boru ağı önemli ölçüde daha basittir - daha az bağlantı noktası, daha düşük basınç ve raf-manifolt dağıtımı yoktur. Bununla birlikte, sistemdeki her elastomer, conta ve esnek konnektör için dielektrik sıvı uyumluluğunun doğrulanması gerektiğinden malzeme spesifikasyonu daha karmaşıktır. Daldırma sisteminde malzeme uyumluluğunun yanlış alınmasına ilişkin başarısızlık modu yavaştır ve tespit edilmesi zordur: D2C sistemlerinin ürettiği ani ve gözle görülür sızıntı olayı yerine, 12-18 ay boyunca contanın bozulması ve ardından kademeli sıvı kaybı ve kirlenme gelir.

S: Yükseltilmiş bir zeminin altından geçen D2C soğutma borusu için gereken minimum zemin boşluğu yüksekliği nedir?

ASHRAE kılavuzu, boru çapına, yalıtım spesifikasyonuna ve boruların birbirini geçip geçmediğine bağlı olduğundan evrensel bir minimum belirlemez. Pratik bir planlama kuralı, çalışmadaki en büyük boru dış çapına, artı tüm kenarlarda 75 mm yalıtıma, artı çapraz borular için üstte 50 mm açıklığa, artı destekler için altta 25 mm açıklığa izin vermektir. 25 mm yalıtımlı 4-inçlik bir ana şebeke için bu, eski yükseltilmiş döşemeli veri merkezlerinde yaygın olan 250 mm'lik boşluktan yaklaşık 300 mm - daha büyük bir minimum taban boşluğu sağlar; bu, erken tespit edilmeye değer bir güçlendirme kısıtlamasıdır.